2020風(fēng)光儲系統(tǒng)運(yùn)行特性

風(fēng)光儲系統(tǒng)運(yùn)行特性微網(wǎng)（d，簡稱微網(wǎng)）既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行，是未來分布式發(fā)電或智能電網(wǎng)中的典型應(yīng)用形式。微網(wǎng)的電壓及頻率穩(wěn)定問題在微網(wǎng)電源為風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電時(shí)更為突出，而儲能系統(tǒng)的引入可以有效地解決該問題同時(shí)儲能不僅是一種產(chǎn)品也是一類功能的集合儲能技術(shù)與風(fēng)電、光伏發(fā)電等間歇式電源的聯(lián)合并網(wǎng)應(yīng)用，有助于提高電網(wǎng)對風(fēng)電、光伏等的接納能力。儲能技術(shù)通過集成能量轉(zhuǎn)換裝置，可實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)各種平滑快速控制給智能電網(wǎng)提供智能的基礎(chǔ)并進(jìn)一步改進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性實(shí)現(xiàn)對電能使用的有效控制可見風(fēng)光儲系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，將開啟電力服務(wù)的新紀(jì)元。風(fēng)光儲分布式應(yīng)用1 分布式發(fā)電與微網(wǎng)分布式發(fā)電供能是指利用各種可用的分散存在的能源，包括可再生能源（如小型風(fēng)能太陽能生物質(zhì)能小型水能潮汐能等）和本地可方便獲取的化石類燃料（主要指天然氣）進(jìn)行發(fā)電。分布式發(fā)電系統(tǒng)既可發(fā)電，也可供冷、供熱，是一種能源的高效利用方式。與傳統(tǒng)電源相比，分布式發(fā)電是清潔、高效的能源利用方式。與傳統(tǒng)集中供電方式相比，發(fā)展分布式發(fā)電具有以下作用：分布式發(fā)電是發(fā)展可再生能源的主要途徑之一。和集中式大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電、光伏電站相比，分布式可再生能源發(fā)電同樣重要，它可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源構(gòu)成，因地制宜地發(fā)展本地可再生能源發(fā)電。在靠近負(fù)荷的區(qū)域發(fā)展分布式發(fā)電可以降低輸變電設(shè)備的投入。降低尖峰負(fù)荷對整個(gè)電力系統(tǒng)的壓力。降低電力資產(chǎn)投資的風(fēng)險(xiǎn)。由于難以準(zhǔn)確地預(yù)測遠(yuǎn)期的電力需求增長情況，為規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，電力公司往往不愿意投資大型的發(fā)電廠以及長距離超高壓輸電線路。此外，高壓線路走廊的選擇也比較困難。這都促使電力公司選擇一些投資小、見效快的分布式電廠項(xiàng)目來就地解決供電問題。然而，分布式發(fā)電技術(shù)的潛力尚未得到充分發(fā)揮。由于在目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，分布式發(fā)電改變了傳統(tǒng)的發(fā)展方向，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行增加了不確定因素，給電壓調(diào)節(jié)、保護(hù)協(xié)調(diào)與能量優(yōu)化帶來很多問題。另外，分布式的可再生能源發(fā)電很難作為獨(dú)立電源，往往需要配置油機(jī)、微小型燃?xì)廨啓C(jī)或蓄電池等作為備用或補(bǔ)償，或者直接接入電網(wǎng)，以電網(wǎng)作為能量支撐。隨著分布式可再生能源發(fā)電的快速發(fā)展及其并網(wǎng)滲透率提高，給電網(wǎng)帶來了越來越多的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量問題，制約了可再生能源的進(jìn)一步發(fā)展。為使分布式發(fā)電得到充分利用，微型電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。微網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)具備自我協(xié)調(diào)運(yùn)行的智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量互補(bǔ)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和優(yōu)化管理。微網(wǎng)作為分布式發(fā)電的高級組織形式，將發(fā)電單元和負(fù)荷通過控制有效地組織在一起，既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以與大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。微網(wǎng)通過有效的資源配置、系統(tǒng)規(guī)劃和能量管理，可以提高分布式發(fā)電的能源利用效能和運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電與大電網(wǎng)高效、安全、可靠地互補(bǔ)運(yùn)行，已被視為分布式發(fā)電無縫集成到現(xiàn)有電力系統(tǒng)的重要組織方案和技術(shù)。通過微網(wǎng)合理的規(guī)劃、組織、管理，能夠使分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)的負(fù)面影響最小化，并能使分布式發(fā)電的控制柔性發(fā)揮至最高。從電網(wǎng)調(diào)度角度看，微網(wǎng)是電網(wǎng)中的一個(gè)可控電源或負(fù)載，它既可以從外電網(wǎng)獲得能量，也可以向電網(wǎng)倒送電能。在微網(wǎng)中配備適宜的儲能可以維持系統(tǒng)能量的瞬時(shí)平衡，以平抑風(fēng)電、光伏等間歇式電源發(fā)電出力波動或負(fù)荷突變，或者克服微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池等響應(yīng)速度較慢，負(fù)荷跟蹤能力較差等問題，從而提高可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，并減少其并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對電網(wǎng)的影響，尤其是高滲透率下的電網(wǎng)穩(wěn)定性。此外，由于儲能單元具有穩(wěn)定的和持續(xù)的功率輸出能力，可以在電網(wǎng)故障時(shí)作為微網(wǎng)的組網(wǎng)電源，為微網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，確保分布式電源和負(fù)荷的可靠工作。尤其值得關(guān)注的是，近年來各種新型儲能技術(shù)如鋰電池、液流電池、鈉硫電池、超級電容器和飛輪儲能等，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上取得了長足的進(jìn)步，同時(shí)它們也適宜于微網(wǎng)的儲能應(yīng)用。對于負(fù)荷來說，不管微網(wǎng)是孤島運(yùn)行模式還是并網(wǎng)運(yùn)行模式，都要求有頻率恒定、電壓穩(wěn)定的電源。可是由于微網(wǎng)規(guī)模一般較小，系統(tǒng)慣性不大，當(dāng)大功率的電力負(fù)荷投切時(shí)，微網(wǎng)的電壓和頻率波動十分明顯，對整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成一定影響。我們總是期望微網(wǎng)中的主發(fā)電設(shè)備（一般為同步發(fā)電機(jī)）始終工作在其額定容量下，但是微網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷量并非一直不變的，它會隨時(shí)間和天氣的變化而變化。為了滿足高峰時(shí)的負(fù)荷供電，往往需要使用燃油、燃?xì)獾恼{(diào)峰電廠對高峰負(fù)荷用電進(jìn)行調(diào)整。但現(xiàn)在燃料的價(jià)格很高，這種高峰調(diào)節(jié)方式費(fèi)用昂貴。微網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定的問題在微網(wǎng)電源為光伏等可再生能源發(fā)電時(shí)更為突出。儲能系統(tǒng)可以有效地解決這個(gè)問題，即在負(fù)荷低落時(shí)儲存分布式電源的多余電能，在負(fù)荷高峰時(shí)將儲存的能量回饋給微網(wǎng)，以滿足負(fù)荷和功率調(diào)節(jié)的需要。儲能系統(tǒng)作為微網(wǎng)必要的能量緩沖環(huán)節(jié)，增大了系統(tǒng)的慣性，可以提高系統(tǒng)的電能質(zhì)量，使整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。它不僅避免了為滿足負(fù)荷高峰期而額外安裝的發(fā)電機(jī)組，同時(shí)充分利用了負(fù)荷低谷期系統(tǒng)的剩余發(fā)電量，避免了能量浪費(fèi)。同時(shí)，儲能系統(tǒng)還可以作為備用電源使用，提高了微網(wǎng)的供電可靠性。儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的作用日益重要?？梢?，分布式發(fā)電是發(fā)展可再生能源的主要途徑之一，而微網(wǎng)是分布式可再生能源發(fā)電的有效形式，可以控制分布式發(fā)電對電網(wǎng)的影響，使得微網(wǎng)成為電網(wǎng)的一個(gè)可控的發(fā)電單元或者負(fù)荷。而儲能是微網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，未來隨著微網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大必將帶動適合微網(wǎng)的儲能技術(shù)的發(fā)展。2 微網(wǎng)的作用微網(wǎng)作為大電網(wǎng)的一種有益的補(bǔ)充形式，能夠高效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)對用戶的多樣化、高可靠性的供電要求。其中較為突出的表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：緩解高峰負(fù)荷壓力隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活條件的不斷改善，夏季空調(diào)器用電持續(xù)攀升，電網(wǎng)短時(shí)間的尖峰負(fù)荷越來越大，若采用增加發(fā)電裝機(jī)容量的方法來滿足高峰負(fù)荷是很不經(jīng)濟(jì)的，而利用微網(wǎng)來充分調(diào)動分布式電源和負(fù)荷參與系統(tǒng)調(diào)峰，則能夠有效地緩解峰谷差問題，緩解輸配電線路的升級壓力。提高電網(wǎng)抗災(zāi)能力的迫切需求200820085月份的汶川地震期間我國電網(wǎng)都發(fā)生了大面積的停電事故。如何在極端惡劣的災(zāi)害條件下保障重要負(fù)荷的持續(xù)供電和提供可靠的應(yīng)急電源，是提高電力系統(tǒng)的抗災(zāi)能力的關(guān)鍵。微網(wǎng)可以在故障時(shí)與大電網(wǎng)斷開獨(dú)立運(yùn)行，在突發(fā)災(zāi)難時(shí)能夠保障重要負(fù)荷的供電具有一定的抗災(zāi)能力，是建設(shè)抗災(zāi)型電網(wǎng)的一個(gè)重要手段。促進(jìn)農(nóng)村電氣化和配電網(wǎng)升級我國幅員廣闊，氣候等自然條件以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致各地電網(wǎng)負(fù)荷特性差異很大。在我國發(fā)展微網(wǎng)，需要針對我國電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合其不同區(qū)域的具體需求提出針對性的解決方案，給出典型設(shè)計(jì)規(guī)范與運(yùn)行規(guī)范。城市區(qū)域微網(wǎng)和工業(yè)微網(wǎng)城市區(qū)域微網(wǎng)按居民小區(qū)賓館醫(yī)院商場及辦公樓等進(jìn)行建設(shè)這類微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)主要通過大電網(wǎng)供電，而大電網(wǎng)故障時(shí)則與之?dāng)嚅_進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，以保證重要負(fù)荷的供電可靠性和電能質(zhì)量。此外，這類微網(wǎng)多接在10kV低壓配電網(wǎng)，容量為數(shù)百千瓦至10MW等級。經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的城市地區(qū)應(yīng)該大力發(fā)展清潔能源發(fā)電，以減輕環(huán)境壓力，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)匕l(fā)展當(dāng)?shù)乜衫玫目稍偕茉窗l(fā)電例如可以在北京上海廣州等大中型城市建設(shè)與建筑物一體化的屋頂太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電設(shè)施。企業(yè)微網(wǎng)一般接在10kV35kV配電網(wǎng)，容量多在數(shù)百千瓦至100MW。一般分布在城市的郊區(qū)，多利用傳統(tǒng)電源滿足企業(yè)內(nèi)部的用電需求。微網(wǎng)能滿足該類企業(yè)對電力安全性和可靠性較高的需求，并充分利用回?zé)?，有效地提高資源的利用效率，為企業(yè)降低成本、提高效益。農(nóng)村/草原/山區(qū)配電網(wǎng)改造農(nóng)村電網(wǎng)是農(nóng)村重要的基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)系到農(nóng)民的生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村繁榮。充足的電能供應(yīng)是建設(shè)社會主義新農(nóng)村的能源保障前提。值得注意的是，國家發(fā)展改革委《關(guān)于實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程的意見》已經(jīng)國務(wù)院同意。其中提到必須抓緊實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程，進(jìn)一步提升農(nóng)村電網(wǎng)供電可靠性和供電能力，滿足農(nóng)民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電需要”。目前在我國農(nóng)村地區(qū)及草原、山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)仍有大量人口沒有得到足夠的電力，而這些地區(qū)電力需求較低，將輸配電系統(tǒng)延伸過去代價(jià)過大。一些已改造過的農(nóng)村電網(wǎng)與快速增長的用電需求不相適應(yīng)，又出現(xiàn)了新的線路卡脖子”和設(shè)備過負(fù)荷”問題。而微網(wǎng)應(yīng)用地點(diǎn)具有靈活性，所以適用于以較低成本利用當(dāng)?shù)乜稍偕茉礊橛脩艄╇?。這類微網(wǎng)一般接在400V低壓配電網(wǎng)，容量在數(shù)千瓦至數(shù)百千瓦，多用于解決當(dāng)?shù)赜脩舻挠秒娦枨?。偏遠(yuǎn)地區(qū)的可再生能源豐富，可以充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能、太陽能、沼氣、農(nóng)作物/經(jīng)濟(jì)作物殘?jiān)M(jìn)行發(fā)電。例如在風(fēng)力資源豐富的三北地區(qū)”建設(shè)風(fēng)電基地；在西藏、青海、新疆等?。ㄗ灾螀^(qū)）建設(shè)戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)無電村和無電戶的供電問題，促進(jìn)農(nóng)村城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，5-1所示。海島微網(wǎng)我國海洋能源非常豐富，具有孤島發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電潛力，如果能夠?qū)撛诘暮Ｑ竽茉床⒕W(wǎng)發(fā)電，與其他發(fā)電設(shè)備、儲能裝置以及當(dāng)?shù)刎?fù)荷有機(jī)地結(jié)合起來，構(gòu)建海島微網(wǎng)將大大緩解能源的緊張局面，對于我國的海洋經(jīng)濟(jì)、海洋戰(zhàn)略起到重大的作用。圖5-1農(nóng)村微網(wǎng)系統(tǒng)2011年國務(wù)院批準(zhǔn)的我國首個(gè)以海洋經(jīng)濟(jì)為主題的國家戰(zhàn)略層面新區(qū)舟山群島新區(qū)包括1390個(gè)島嶼，發(fā)展?jié)摿薮?。隨著我國海洋經(jīng)濟(jì)和旅游業(yè)的發(fā)展，用電需求也迅速增長。海上電能的遠(yuǎn)距離傳輸存在相當(dāng)大的困難，如何開發(fā)海洋能源如何利用海洋新能源是實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要瓶頸之一。3 微網(wǎng)研究現(xiàn)狀歐洲微網(wǎng)研究概況作為提高電網(wǎng)供電可靠性的重要實(shí)現(xiàn)方式，微網(wǎng)的相關(guān)研究近年來受到了歐盟各成員國的普遍重視以能源環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”為指導(dǎo)思想的歐盟第五研究框架（1982002）和第六研究框架（2022006），分別資助了“-d”和“ed”項(xiàng)目，與之相關(guān)的還有“pwr”、“CS”等項(xiàng)目對分布式電源控制策略和上層調(diào)度管理方面展開相關(guān)研究。2006年4月，歐盟發(fā)布了“智能電網(wǎng)歐洲未來電力發(fā)展戰(zhàn)略及前景”綠皮書，闡述了智能電網(wǎng)的概念，提出了歐盟電力發(fā)展的遠(yuǎn)景規(guī)劃：建立以集中式電站和微網(wǎng)為主導(dǎo)的供電可靠，少環(huán)境污染，高經(jīng)濟(jì)效益的智能電網(wǎng)形式，并將其作為歐盟第七研究框架（2007—2013）的核心議題之一。作為歐盟微網(wǎng)項(xiàng)目的研究成果，歐盟的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室和示范平臺體現(xiàn)了歐盟在微網(wǎng)領(lǐng)域所做的有益探索。雅典國立大學(xué)是歐盟微網(wǎng)項(xiàng)目的先驅(qū)者，其建立的NTUA微網(wǎng)結(jié)構(gòu)是歐盟所倡導(dǎo)的一種結(jié)構(gòu)。NTUA實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)的建設(shè)目的主要是對分層控制微網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，對底層的光伏和儲能裝置在聯(lián)網(wǎng)和孤島模式下的不同控制策略進(jìn)行驗(yàn)證分析，并實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)和孤島之間的無縫切換。同時(shí)驗(yàn)證微網(wǎng)的上層調(diào)度管理策略對微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、降低環(huán)境污染方面的效益進(jìn)行軟件評估。DeMoTec微網(wǎng)示范平臺擁有各種不同的發(fā)電設(shè)備55kW微型熱電聯(lián)產(chǎn)電站、32kW柴油發(fā)電機(jī)組、多臺蓄電池逆變器、來自各公司的不同型號光伏逆變器5kW風(fēng)機(jī)模擬器30kW虛擬電池模擬器可控負(fù)載10kV配電線路模擬器、各種類型負(fù)載等。其占地面積將近600平方米，是歐洲目前最大的一個(gè)微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺。DeMoTec微網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和孤島模式無縫切換，并且聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)分布式電源出力大于負(fù)載消耗時(shí)，可以向電網(wǎng)倒送電能。-Tec微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室對歐盟微網(wǎng)理論的發(fā)展起到了巨大的推動作用。Labein微網(wǎng)位于西班牙巴斯克地區(qū)的畢爾巴鄂市是歐盟多微網(wǎng)”項(xiàng)目的示范平臺之一，通過1000kV·A和451kV·A的兩臺變壓器接入30kV網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。Labein微網(wǎng)包括常規(guī)分布式電源（06kW16kW的單相光伏36kW的三相光伏6kW的直驅(qū)式風(fēng)機(jī)），傳統(tǒng)電源（263kV·A的柴油發(fā)電機(jī)組），儲能裝置（48V/1925A·h和24V/20A·h的蓄電池組，250V·A的飛輪儲能，48V/450F的超級電容器），負(fù)載采用阻感負(fù)載（150kW和0kW的阻性負(fù)載和2套36kV·A的感性負(fù)載）。bn微網(wǎng)的示范圖5-2Labein微網(wǎng)結(jié)構(gòu)目的包括驗(yàn)證聯(lián)網(wǎng)模式下的中央和分散控制策略，驗(yàn)證通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對微網(wǎng)的需求側(cè)管理對微網(wǎng)進(jìn)行頻率的一次二次和三次調(diào)整提高供電電能質(zhì)量實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和孤島模式切換等另外Labein微網(wǎng)存在一條直流母線可以對新興的直流微網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究。美國微網(wǎng)研究概況美國的分布式發(fā)電和微網(wǎng)技術(shù)的研究，主要是由美國電力可靠性技術(shù)協(xié)會（CnumrEcbyhnySuns，CES）來引導(dǎo)的。作為美國乃至世界最具權(quán)威的研究機(jī)構(gòu)，CERTS是世界分布式發(fā)電微網(wǎng)領(lǐng)域研究的先行者，它發(fā)表的一系列關(guān)于微網(wǎng)概念和微網(wǎng)控制的著述成為了微網(wǎng)研究領(lǐng)域的綱領(lǐng)性文件。CERTS微網(wǎng)概念包括兩個(gè)核心組件：靜態(tài)開關(guān)和自主控制的分布式電源。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或受到暫態(tài)擾動時(shí)，靜態(tài)開關(guān)可以自動切換微網(wǎng)到孤島運(yùn)行模式從而提高了供電質(zhì)量孤島運(yùn)行時(shí)各分布式電源以采用有功-頻率和無功-電壓下垂控制策略維持微網(wǎng)的暫態(tài)功率平衡其對等（peertopeer）和即插即用（ugndy）的思想也影響了一大批微網(wǎng)研究團(tuán)體。美國電力公司（nEcwr，EP）資助CES在俄亥俄州首府哥倫布的n技術(shù)中心建立了CES的微網(wǎng)示范平臺，如圖53所示。CES微網(wǎng)示范工程包含三條饋線。其中饋線C為常規(guī)線路；饋線B中接入包含一臺圖5-3CERTS微網(wǎng)示范平臺60kW的燃?xì)廨啓C(jī)（含儲能裝置）及可控負(fù)荷A包含兩臺60kW的燃?xì)廨啓C(jī)及敏感負(fù)荷。該實(shí)驗(yàn)平臺主要用于驗(yàn)證分布式電源的并聯(lián)運(yùn)行及對敏感負(fù)荷的高質(zhì)量供電問題。日本微網(wǎng)研究概況日本在可再生能源發(fā)電技術(shù)方面一直處于世界先進(jìn)水平，同時(shí)大力加強(qiáng)了混合發(fā)電、分布式電網(wǎng)、微網(wǎng)技術(shù)的研究。日本NEDO（新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)）是日本開發(fā)產(chǎn)業(yè)技術(shù)新能源技術(shù)節(jié)能技術(shù)以及環(huán)境技術(shù)的主要機(jī)構(gòu)。NEDO資助與領(lǐng)導(dǎo)下，建設(shè)了愛知、八戶、京都等多個(gè)微網(wǎng)示范工程，如圖5-4所示。NEDO希望通過這樣的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成以下的研究項(xiàng)目：微網(wǎng)中的電力質(zhì)量穩(wěn)定的驗(yàn)證；微網(wǎng)中的供需控制方法研究；對瞬時(shí)短周期（數(shù)秒指令之內(nèi)）變動的追隨性的驗(yàn)證；微網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)檢測裝置的驗(yàn)證；系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)和獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的模擬分析等日本企業(yè)界如三菱電器富士電機(jī)清水建設(shè)東北電力、九州電力等公司也都積極參與到微網(wǎng)示范工程的建設(shè)與運(yùn)行中。國內(nèi)微網(wǎng)發(fā)展在我國，中國科學(xué)院、中國電力科學(xué)院、浙江電力試驗(yàn)研究院、天津大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)等科研院所陸續(xù)展開了微網(wǎng)技術(shù)研究，并取得了一系列進(jìn)展。合肥工業(yè)大學(xué)光伏系統(tǒng)教育部工程研究中心較早地開展了風(fēng)-光-柴-蓄復(fù)合發(fā)電及智能控制系統(tǒng)的研究。位于杭州電子科技大學(xué)的國家發(fā)展改革委和日本E-DO的國際合作項(xiàng)目先進(jìn)穩(wěn)定的并網(wǎng)光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)證研究項(xiàng)目”，是首次在國內(nèi)建立的以光伏發(fā)電為基礎(chǔ)的微網(wǎng)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)研究平臺。盡管我國在微網(wǎng)方面的研究剛剛開始起步但已經(jīng)受到了高度的重視例如在2006年國家十一五863計(jì)劃的先進(jìn)能源技術(shù)”專題的探索導(dǎo)向型計(jì)劃中安排了分布式供能電力系統(tǒng)技術(shù)”專題，開展分布式供能系統(tǒng)并網(wǎng)、控制、保護(hù)技術(shù)與裝置，微網(wǎng)技術(shù)研究。以天津大學(xué)王成山教授為首席科學(xué)家的分布式發(fā)電供能系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目已獲國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）的資助，位于浙江省電力試驗(yàn)研究院的分布式電源與微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室即為該項(xiàng)目作為分布式發(fā)電供能系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)研究的實(shí)驗(yàn)基地。該實(shí)驗(yàn)室建有以下主要設(shè)備和系統(tǒng)60kWp屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)30kW雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)5kW小型直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)250kW柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、蓄電池組及100kW雙向逆變器250kW飛輪儲能系統(tǒng)以及多個(gè)模擬負(fù)載柜作為一種結(jié)構(gòu)靈活的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，含有的多種分布式電源和儲能設(shè)施可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)小微網(wǎng)單獨(dú)運(yùn)行，也可組成大微網(wǎng)運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行模式與獨(dú)立運(yùn)行模式的靈活切換。在系統(tǒng)圖5-4日本京都KEEP微網(wǎng)項(xiàng)目各個(gè)回路之間設(shè)置有線路模擬裝置，及不同類型的故障模擬點(diǎn)，其一次接線圖如圖5-5所示。該系統(tǒng)由太陽能組件、蓄電池儲能系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、逆變系統(tǒng)及負(fù)荷等組成，圖5-6為該系統(tǒng)的架構(gòu)圖。在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，太陽能采用并網(wǎng)逆變器與小區(qū)母線連接；太陽能供電優(yōu)先于市電；當(dāng)光伏發(fā)電大于負(fù)荷需求時(shí)，向電網(wǎng)饋電；根據(jù)電費(fèi)率情況，系統(tǒng)通過優(yōu)先方案給蓄電池/電動車充電。在離網(wǎng)運(yùn)行模式下，市電缺失，系統(tǒng)由蓄電池和太陽能供電；當(dāng)電源能力小于負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)自動減載甩次要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷；根據(jù)蓄電池的蓄電情況，系統(tǒng)在適當(dāng)情況下起動發(fā)電機(jī)；當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)自動切換至并網(wǎng)狀態(tài)。4 動力電池參與分布式儲能新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了全面政策扶持階段。隨著政府對電動汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)推動，電池技術(shù)作為關(guān)系到整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，也將成為政策重點(diǎn)支持的對象。同時(shí)電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也會帶動電動汽車作為儲能設(shè)備的應(yīng)用推廣，為儲能產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展商機(jī)。電動汽車的發(fā)展將汽車生產(chǎn)與電力系統(tǒng)結(jié)合了起來，電動汽車的動力電源在實(shí)現(xiàn)了汽車作為交通工具的作用之外，還能將其變成一種可能的備用電源。通過動力電池的梯次使用和電動汽車的V2G模式汽車的動力電池作為儲能產(chǎn)品可以成為幫助電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻等應(yīng)用的備用電源。電動汽車作為一種儲能設(shè)備具有其自身的優(yōu)勢首先電動汽車在使用中90的時(shí)間處于停泊狀態(tài)，車載電池可以被看做一個(gè)分布式儲能單元。其次，電動汽車的電池能量密度高，即使淘汰下來的二次電池也可以作為儲能設(shè)備提供幾小時(shí)的穩(wěn)定電量。因此，電動汽車或電動汽車的動力電池作為儲能設(shè)備的應(yīng)用前景廣闊。目前，常見的動力電池參與儲能的應(yīng)用主要包括電池的梯次利用以及V2G技術(shù)。電池的梯次利用電池的梯次利用是指電動汽車電池使用周期結(jié)束后仍然具有很大價(jià)值，可以根據(jù)其性能進(jìn)行不同梯次利用。隨著電動汽車的發(fā)展，電動汽車用電池的數(shù)量會越來越多，電動汽車電池的梯次利用將會成為很重要的一類儲能設(shè)備。一般情況下，當(dāng)電池只能充滿原有容量80%的時(shí)候，就不再適合繼續(xù)在電動汽車上使用了。通過梯次利用，二次的動力電池可以有其他用途，如安裝在住宅和工業(yè)建筑使用的太陽能光伏儲能系統(tǒng)中，輔助可再生能源的穩(wěn)定輸出、利用圖5-5某微網(wǎng)項(xiàng)目一次接線圖圖5-6微網(wǎng)該系統(tǒng)架構(gòu)圖充放功能進(jìn)行調(diào)峰、用作備用電源及不間斷電源（S）。V2G技術(shù)應(yīng)用2G（he-o-d）技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的新型技術(shù)，是“智能電網(wǎng)”的重要延伸部分。它主要是指電動汽車與電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)通信，并受其控制，實(shí)現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)間的能量轉(zhuǎn)換（充、放電）。V2G技術(shù)的使用，可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)應(yīng)用：用戶的電費(fèi)管理、控制用電成本；供電可靠性；削峰填谷、緩解電網(wǎng)供電緊張；穩(wěn)定可再生能源發(fā)電接入。V2G急需解決以下技術(shù)問題：成本控制V2G功能需增加軟硬件設(shè)置如必須新增放電功能強(qiáng)化充電狀態(tài)管理等但這也增加了電動車成本。電池壽命：電池給電網(wǎng)提供電力，勢必增加車載電池的充放電次數(shù)，影響電池的使用壽命。另外作為儲能設(shè)備使用時(shí)，車輛的維修和保養(yǎng)費(fèi)用也將受到影響。使用安全確保電動汽車充放電過程的安全性V2G的應(yīng)用將提高充放電頻率電力輸出與輸入對象也更為復(fù)雜，需配備更完善的充放電安全措施，以降低意外風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)上的難題：車輛-電網(wǎng)間通信技術(shù)；快速響應(yīng)電池技術(shù)等。此外，電網(wǎng)是否接納、充電口通信標(biāo)準(zhǔn)制定以及開發(fā)何種商業(yè)模式也是V2G發(fā)展需要考慮的因素。5 儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域促進(jìn)分布式可再生能源并網(wǎng)裝置接入按照我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，力爭到2020年使可再生能源消費(fèi)量達(dá)到能源消費(fèi)總量的15%。除了大容量的風(fēng)電場、光電站這樣的集中式可再生能源并網(wǎng)發(fā)電設(shè)施外，分布式的可再生能源發(fā)電設(shè)備也是另一種重要的發(fā)展模式。而由于分布式可再生能源并網(wǎng)裝置的間歇性發(fā)電特性，目前的配電網(wǎng)無法應(yīng)對分布式電源的高滲透率接入。含儲能系統(tǒng)的微網(wǎng)可以平滑分布式可再生能源裝置的出力波動，在解決間歇性的分布式電源接入問題中表現(xiàn)出了極大的潛能。負(fù)荷中長期平衡隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活條件的不斷改善，尤其在都市區(qū)域，如空調(diào)器用電、電動汽車充電這樣的負(fù)荷不斷增加，電網(wǎng)短時(shí)間的尖峰負(fù)荷容量將越來越大，出現(xiàn)時(shí)間也有可能變得難以預(yù)測。若按照傳統(tǒng)的增加發(fā)/輸/配電設(shè)施容量的方法來滿足尖峰負(fù)荷的要求，將不具備經(jīng)濟(jì)性，甚至在日趨成熟的城市區(qū)域?qū)⒏静痪呔€路改造、擴(kuò)容的可行性。利用含儲能系統(tǒng)儲存非高峰時(shí)段電能，同時(shí)充分調(diào)動分布式電源和負(fù)荷參與系統(tǒng)調(diào)峰，則能夠有效緩解負(fù)荷的峰谷差，減輕調(diào)峰電廠的壓力，提高現(xiàn)有饋線輸送的總電量，有助于解決負(fù)荷的中長期平衡問題。供需平衡快速跟蹤微網(wǎng)由于系統(tǒng)容量偏小、缺乏電氣慣性、旋轉(zhuǎn)設(shè)備調(diào)節(jié)出力速度緩慢等原因，對負(fù)荷的波動變化相對敏感。引入可再生能源后，隨著外界條件的變化，小型風(fēng)電/光電設(shè)備的出力短期也有可能存在較為劇烈的波動。在面對此類短時(shí)間的負(fù)荷波動和出力波動時(shí)，往往會出現(xiàn)頻率或電壓偏移情況，造成諸如短時(shí)電壓跌落、頻率波動、電壓閃變等電能質(zhì)量問題。對于這樣的短期有功、無功波動造成的問題，利用儲能系統(tǒng)，有望對負(fù)荷和分布式電源出力進(jìn)行更為有效的跟蹤，提高微網(wǎng)的電能質(zhì)量，減少對配電網(wǎng)的不利影響。電能質(zhì)量調(diào)節(jié)在傳統(tǒng)的大電網(wǎng)中，可以通過同步發(fā)電機(jī)調(diào)相的方式來為系統(tǒng)提供無功，而在微網(wǎng)中，由于缺少旋轉(zhuǎn)設(shè)備，而單純的基于電力電子技術(shù)的并網(wǎng)變流器也不具備無功調(diào)節(jié)功能，故必須將儲能系統(tǒng)有效地引入到微網(wǎng)中，才能為微網(wǎng)提供必要的無功支撐。同時(shí)微網(wǎng)由于含有大量電力電子裝置以及單相負(fù)荷與單相微型電源，所以在電能質(zhì)量方面需應(yīng)對更多的挑戰(zhàn)。而儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)功率變流器（wrCnnSm，CS）本身具備四象限運(yùn)行能力，與儲能元件結(jié)合后還可以執(zhí)行電能質(zhì)量調(diào)節(jié)功能。應(yīng)急供電與備用2008年初我國發(fā)生的冰凍災(zāi)害，以及日本福島核危機(jī)等突發(fā)事件，不斷提醒人們應(yīng)急供電的重要性。而在一些特殊應(yīng)用或關(guān)鍵應(yīng)用場合，如都市高層建筑水泵和通風(fēng)設(shè)施、電信通信中心、銀行數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)備、關(guān)鍵軍事設(shè)備等，對供電的可靠性要求更加嚴(yán)格。利用日益發(fā)展的儲能技術(shù)，結(jié)合微網(wǎng)技術(shù)，可以取代傳統(tǒng)普通UPS和備用柴油發(fā)電機(jī)組，進(jìn)一步提高微網(wǎng)應(yīng)急供電與備用的能力，這也是未來智能配電網(wǎng)提高自愈能力的重要措施。彈性負(fù)荷隨著電動汽車的日益發(fā)展，基于電動汽車動力電池的充/換電站有望得到普及。由于我國龐大的汽車保有量，即便是一個(gè)百分點(diǎn)的電動汽車比例也將形成相當(dāng)可觀的負(fù)荷容量。而電動汽車充/換電站既可視為分布式的儲能裝置也可以視為電力負(fù)荷，在控制上具備一定的彈性。這類彈性負(fù)荷的出現(xiàn)對傳統(tǒng)電網(wǎng)既是挑戰(zhàn)，也是可利用的資源。其負(fù)荷特性優(yōu)于一般的可中斷負(fù)荷，可利用直接負(fù)荷控制、需求側(cè)競價(jià)等方式參與到微網(wǎng)的調(diào)峰控制與應(yīng)急控制中。個(gè)性化用電在部分特殊應(yīng)用場合，比如工業(yè)用電、偏遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立供電、移動式電站等，儲能系統(tǒng)需要在這些區(qū)域性電網(wǎng)中承擔(dān)更為關(guān)鍵的角色。如軋鋼機(jī)在咬鋼、拋鋼過程中的功率沖擊，電力機(jī)車加速、減速中的巨大負(fù)荷波動等，都容易造成電壓波動與頻率偏移，嚴(yán)重時(shí)會直接影響到整個(gè)區(qū)域供電系統(tǒng)中關(guān)鍵配電站的安全運(yùn)行，進(jìn)而影響到整個(gè)工廠或軌道沿線區(qū)域的供電。微網(wǎng)黑啟動自啟動能力是微網(wǎng)從故障狀態(tài)逐步恢復(fù)至工作狀態(tài)的重要能力。通過旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)均需要幾分鐘到幾十分鐘的冷啟動或者熱啟動時(shí)間利用儲能系統(tǒng)中儲存的能量PCSms級別完成儲能系統(tǒng)的自啟動。因此儲能系統(tǒng)對微網(wǎng)內(nèi)恢復(fù)用電，逐步支持整個(gè)微網(wǎng)的恢復(fù)運(yùn)行具有重要的作用也是提高未來智能電網(wǎng)自愈能力的體現(xiàn)。微網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求包括：系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微網(wǎng)與大電網(wǎng)無縫集成；遇緊急情況，微網(wǎng)可自適應(yīng)孤島化運(yùn)行；功率平衡、電壓頻率正常。隨著微網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源滲透率的提高，為了滿足微網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求，在并網(wǎng)或離網(wǎng)情況下實(shí)現(xiàn)功率平衡、電壓頻率正常，需配備一定的儲能系統(tǒng)，平衡可再生能源的隨機(jī)波動、改善電能質(zhì)量及維持系統(tǒng)穩(wěn)定。分布式電源和儲能系統(tǒng)的配置比例及協(xié)調(diào)控制，是決定微網(wǎng)是否正常、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。在微網(wǎng)內(nèi)配置儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程如圖5-7所示，所需考慮的約束要素主要有以下幾種：系統(tǒng)負(fù)荷需求、供電可靠性；電能質(zhì)量、電壓、頻率、潮流等；結(jié)合日照度、風(fēng)速等配置風(fēng)電、光伏容量；儲能電池特性及其充放電控制策略；經(jīng)濟(jì)性約束，以最小成本為優(yōu)化目標(biāo)；綜合考慮風(fēng)光互補(bǔ)特性和不同儲能類型運(yùn)行特性。圖5-7儲能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)流程圖風(fēng)光儲并網(wǎng)應(yīng)用1 風(fēng)儲系統(tǒng)運(yùn)行特性儲能輔助風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行可有效改善風(fēng)電出力特性通過改變風(fēng)電場容量，而固定儲能系統(tǒng)容量，可以分析不同風(fēng)儲配比下，儲能系統(tǒng)改善風(fēng)電出力波動性的效果差異14780kW失速定槳距型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行算例分析。算例風(fēng)電場歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣時(shí)間間隔為30s，數(shù)據(jù)采集周期為8月至12月；配套電池儲能系統(tǒng)容量為1W/4h和0.5W/4h。算例分析過程中通過選取不同數(shù)量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)表征不同規(guī)模的風(fēng)電場并保持儲能系統(tǒng)容量和輸出功率不變5-8～5-13為風(fēng)電場在不同規(guī)模時(shí)輸出有功功率的波形GB/T15945—2008中的規(guī)定風(fēng)電場輸出有功功20額定容量的要求算例中采用了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限定，即每分鐘功率波動率小于10。圖5-8算例風(fēng)電場1號機(jī)組出力曲線5-9算例風(fēng)電場1～2號機(jī)組聯(lián)合出力曲線5-10算例風(fēng)電場1～3號機(jī)組聯(lián)合出力曲線5-11算例風(fēng)電場1～4號機(jī)組聯(lián)合出力曲線5-12算例風(fēng)電場1～5號機(jī)組聯(lián)合出力曲線5-13算例風(fēng)電場1～6號機(jī)組聯(lián)合出力曲線儲能系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)如圖5-14所示，風(fēng)電場輸出功率Pw經(jīng)過功率控制單元饋送到電網(wǎng)中，同時(shí)儲能系統(tǒng)通過DC/AC變流器向電網(wǎng)吸收或發(fā)送能量Pb，使得最終的合成功率Pout波動符合電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。圖5-14儲能系統(tǒng)仿真控制結(jié)構(gòu)圖5-14中左側(cè)部分的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出有功功率由算例風(fēng)電場歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)模擬，儲能系統(tǒng)總出力根據(jù)圖中右上部分的儲能系統(tǒng)控制算法框圖計(jì)算得到，最終由儲能系統(tǒng)功率指令來得出儲能系統(tǒng)剩余能量水平和平滑效果。圖5-15、圖5-16是儲能系統(tǒng)對1號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果，平滑時(shí)間常圖550W/4h儲能系統(tǒng)平滑1號機(jī)組后每分鐘功率波動情況數(shù)設(shè)為100n。圖516顯示儲能系統(tǒng)在對1號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量的上限未超過95，下限維持在50左右，因此電池系統(tǒng)能夠保持在有一定安全裕度范圍內(nèi)運(yùn)行。同時(shí)圖5-15顯示儲能系統(tǒng)對1號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)輸出有功功率波動率在絕大部分時(shí)間內(nèi)低于±30kW/n，即低于10%額定功率每分鐘（78W/n）的設(shè)定值，因此可以認(rèn)為滿足接入電網(wǎng)的條件。由于絕大部分時(shí)間內(nèi)功率波動小于30kW/n（即5%額定功率每分鐘），所以系統(tǒng)容量上存在一定裕量可用于實(shí)現(xiàn)更多功能，例如削峰填谷，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量等功能。圖561號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)運(yùn)行電池剩余電量C情況5-175-181～4號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖518顯示儲能系統(tǒng)剩余能量在運(yùn)行過程中保持在5%～95的安全區(qū)間內(nèi)剩余能量的上下限值為934149滿足安全運(yùn)行的要求。5-17顯示平滑后系統(tǒng)的波動幅度由于系統(tǒng)總?cè)萘吭黾佣兴黾?，?0的次數(shù)與單臺機(jī)組的情況相比有明顯增加但仍可基本滿足并網(wǎng)條件。5-195-201～5號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖520顯示儲能系統(tǒng)剩余能量在運(yùn)行過程中已經(jīng)超出了0～100的安全區(qū)間105655不滿足安全運(yùn)行的要求。5-19顯示平滑后系統(tǒng)的波動幅度由于系統(tǒng)總?cè)萘吭黾永^續(xù)有所增加，10的情況更為嚴(yán)重不能滿足接入電網(wǎng)的條件可見750W/4h的儲能系統(tǒng)已無法實(shí)現(xiàn)5臺機(jī)組規(guī)模的風(fēng)電場的有功功率平滑要求。圖570W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～4號機(jī)組后分鐘級功率波動情況圖581～4號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)運(yùn)行電池剩余電量C情況圖515～圖520說明了儲能系統(tǒng)選取為750kW/4h時(shí)基本能夠滿足4臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模風(fēng)電場的平滑要求。平滑后風(fēng)電場輸出有功功率每分鐘變化量小于額定功率的10但是當(dāng)風(fēng)電場規(guī)模增加到5～6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)（39～8W），儲能系統(tǒng)對風(fēng)電場輸出功率進(jìn)行平滑后仍無法達(dá)到國家規(guī)定的風(fēng)電場接入電網(wǎng)的要求。同時(shí)，750kW/4h的儲能系統(tǒng)對單臺機(jī)組進(jìn)行平滑的結(jié)果顯示儲能系統(tǒng)具有一定的調(diào)節(jié)裕量，因此可以對儲能系統(tǒng)功率平滑以外的功能展開研究，進(jìn)一步提升儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。5-215-2212號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為1h。5-22顯示儲能系統(tǒng)剩余能量在運(yùn)行過程中保持在5%～95的圖590W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～5號機(jī)組后分鐘級功率波動情況圖501～5號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)運(yùn)行C情況安全區(qū)間內(nèi)，滿足安全運(yùn)行的要求。但是由于系統(tǒng)的平滑時(shí)間常數(shù)受到系統(tǒng)容量的限制降低為1h，5-21顯示平滑后系統(tǒng)的波動幅度有所增大，但是儲能系統(tǒng)對1號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后可以保持總系統(tǒng)輸出有功功率波動率在絕大部分時(shí)間內(nèi)低于±150kW/n，即低于10%額定功率每分鐘（16W/n）的設(shè)定值，滿足接入電網(wǎng)的條件。圖510W/4h儲能系統(tǒng)平滑1、2號機(jī)組后每分鐘功率波動情況圖521、2號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)C情況5-235-241～3號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖524顯示儲能系統(tǒng)剩余能量在運(yùn)行過程中保持在5%～95%的安全區(qū)間內(nèi)，滿足安全運(yùn)行的要求。但是系統(tǒng)平滑時(shí)間常數(shù)受到系統(tǒng)容量的限制進(jìn)一步降低為30n，因此圖523顯示的平滑后系統(tǒng)的波動幅度繼續(xù)有所增加，有部分時(shí)間內(nèi)波動幅度超過了額定功率的10，但是系統(tǒng)輸出有功功率波動率大部分時(shí)間內(nèi)低于±0W/n，即低于0%額定功率每分鐘（34kW/n）的設(shè)定值，滿足接入電網(wǎng)的條件。圖530W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～3號機(jī)組后每分鐘功率波動情況圖541～3號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)C情況5-255-261～6號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖526顯示儲能系統(tǒng)剩余能量超出0～100%的安全區(qū)間更為嚴(yán)重，剩余能量的上下限值為1160和255，不滿足安全運(yùn)行的要求。圖5-2410的情況更為嚴(yán)重不能滿足接入電網(wǎng)的條件。因此750kW/4h的儲能系統(tǒng)不能夠滿足1～6臺機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場對有功功率進(jìn)行平滑處理的要求。圖550W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～6號機(jī)組后每分鐘功率波動情況圖561～6號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)C情況增加儲能系統(tǒng)規(guī)模至1000kW/4h。圖527、圖528是儲能系統(tǒng)對1號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果2h5-27顯示儲能系統(tǒng)在對1號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量的上限未超過90處于電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)。圖5-28顯示儲能系統(tǒng)對1號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)輸出有功功率波動率低于±78kW/n，即低于0%額定功率每分鐘的設(shè)定值，滿足接入電網(wǎng)的條件。與750kW/4h的儲能系統(tǒng)相比裕量更為充足，因此預(yù)計(jì)可以更好地實(shí)現(xiàn)一些附加功能。圖571號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)C情況圖580W/4h儲能系統(tǒng)平滑1號機(jī)組后每分鐘功率波動情況5-295-301～5號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖529顯示儲能系統(tǒng)在對1～5號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量的955-301～5號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)輸出有功功率波動率在絕大部分時(shí)間內(nèi)低于±40W/n，即低于10%額定功率每分鐘的設(shè)定值，滿足接入電網(wǎng)的條件。圖591～5號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)運(yùn)行電池剩余電量C情況圖500W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～5號機(jī)組后每分鐘功率波動情況5-315-321～6號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖531顯示儲能系統(tǒng)在對1～6號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量的上限未超過100，但是超過了95，未給系統(tǒng)留出足夠的安全裕量。圖5-32顯示儲能系統(tǒng)對1～6號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)輸出有功功率每分鐘波動量較大，考慮到儲能系統(tǒng)已沒有足夠的裕量對平滑時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此認(rèn)為100kW/4h的儲能系統(tǒng)無法滿足6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模風(fēng)電場的平滑要求。圖511～6號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)C情況圖520W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～6號機(jī)組后每分鐘功率波動情況根據(jù)圖527～圖532分析知，儲能系統(tǒng)選取為100kW/4h時(shí)基本能夠滿足5臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模風(fēng)電場的平滑要求。平滑后風(fēng)電場輸出有功功率每分鐘變化10儲能系統(tǒng)剩余能量也基本能夠滿足5～95的安全運(yùn)行限制。同時(shí)對小規(guī)模風(fēng)電場進(jìn)行平滑處理時(shí)，系統(tǒng)的安全裕量更大，實(shí)現(xiàn)附加功能的擴(kuò)展余地更大。但是系統(tǒng)在處理6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模的風(fēng)電場時(shí)顯示出容量不足的現(xiàn)象，未能達(dá)到預(yù)置的10%的平滑條件。風(fēng)儲聯(lián)合運(yùn)行特性的仿真結(jié)果還可以通過統(tǒng)計(jì)分析獲得一定結(jié)論。如圖5-33和圖534為儲能系統(tǒng)容量為70W/4h和1000kW/4h時(shí)，不同風(fēng)電場規(guī)模對應(yīng)10的次數(shù)5-33顯示當(dāng)風(fēng)電場規(guī)模達(dá)到5～6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（300～4680kW）規(guī)模時(shí)系統(tǒng)越限次數(shù)會急劇提高，超過了10次。這是由于儲能系統(tǒng)為750kW/4h在風(fēng)電場規(guī)模增加時(shí)容量不足，無法維持30n的平滑時(shí)間常數(shù)，選取較小的時(shí)間常數(shù)后系統(tǒng)越限次數(shù)會明顯上升所致。因此說明750kW/4h的儲能系統(tǒng)無法滿足5～6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（300～4680kW）規(guī)模的風(fēng)電場平滑要求。圖534顯示了當(dāng)儲能容量為100kW/4h時(shí)，對于一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（780kW）規(guī)模的風(fēng)電場可以完全將每分鐘功率波動限制在78kW/n以下，2臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（1560kW）規(guī)模的風(fēng)電場每分鐘功率波動超過10%限制的次數(shù)會達(dá)到11次。3～5臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2340～390kW）規(guī)模的風(fēng)電場這一指標(biāo)會達(dá)到20～25次。6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（680kW）規(guī)模的風(fēng)電場會超過0次。這一結(jié)果一方面是由于隨著風(fēng)電場規(guī)模的增大，儲能系統(tǒng)容量保持不變，因此越限次數(shù)會隨之增加；另一方面是由于儲能系統(tǒng)平滑時(shí)間常數(shù)的降低導(dǎo)致平滑效果降低而造成的。圖53儲能系統(tǒng)容量為0W/4h時(shí)不同風(fēng)電場規(guī)模功率波動越限情況圖5-35、圖5-36是風(fēng)電場在不同規(guī)模儲能系統(tǒng)下每分鐘功率波動最大值的結(jié)果。圖5-35、圖5-36均顯示了隨著風(fēng)電場規(guī)模增大每分鐘功率波動最大值出現(xiàn)了明顯上升，尤其是由1臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)增加到2臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，這是由于這圖54儲能系統(tǒng)容量為0W/4h時(shí)不同風(fēng)電場規(guī)模功率波動越限情況個(gè)階段風(fēng)電場總規(guī)模增加最為明顯，并且2臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)會明顯增加系統(tǒng)極限值的數(shù)值。此外，儲能系統(tǒng)容量由50kW/4h上升為1000kW/4h后每分鐘輸出有功功率波動的極限值也出現(xiàn)了明顯的上升，說明儲能系統(tǒng)容量對于平滑效果有著直接、顯著的影響。圖55儲能系統(tǒng)容量為0W/4h時(shí)不同風(fēng)電場規(guī)模每分鐘功率波動最大值圖56儲能系統(tǒng)容量為0W/4h時(shí)不同風(fēng)電場規(guī)模每分鐘功率波動最大值5-37是風(fēng)電場規(guī)模不同時(shí)750kW/4h儲能系統(tǒng)電池剩余電量上下限曲線曲線顯示當(dāng)風(fēng)電場規(guī)模達(dá)到5～6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)儲能系統(tǒng)電池剩余能SOC出現(xiàn)了明顯的越界無法達(dá)到安全運(yùn)行的要求此時(shí)風(fēng)電場輸出功率瞬時(shí)變化經(jīng)常會越過10額定功率的限制無法進(jìn)一步加大平滑時(shí)間常數(shù)，750kW/4h的儲能系統(tǒng)容量僅能夠滿足1～4臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模的風(fēng)電場平滑運(yùn)行要求。圖57不同風(fēng)電場規(guī)模時(shí)0W/4h儲能系統(tǒng)電池剩余電量上下限5-38中的兩條曲線代表儲能系統(tǒng)對不同規(guī)模風(fēng)電場進(jìn)行平滑時(shí)儲能系統(tǒng)剩余能量的上、下限極值。5-38顯示風(fēng)電場規(guī)模在1～5臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間變化時(shí)儲能系統(tǒng)剩余能量的上下限值能夠保持在5～95的區(qū)間內(nèi)達(dá)到了安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。風(fēng)電場輸出有功功率每分鐘波動超過10限制的情況很少，滿足設(shè)定的每分鐘功率波動量不超過10額定功率的平滑標(biāo)準(zhǔn)但是當(dāng)風(fēng)電場規(guī)模達(dá)到6臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)（480kW）的規(guī)模時(shí)，電池剩余電量超過了5%～95%的限制，無法滿足風(fēng)電場有功功率的平滑要求。因此認(rèn)為1000kW/4h的儲1～5臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模風(fēng)電場平滑有功功率的要求。圖58不同風(fēng)電場規(guī)模時(shí)0W/4h儲能系統(tǒng)電池剩余電量上下限5-395-4012號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間1h5-3912號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量的上95處于電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)5-40顯示了儲能系統(tǒng)對1、2號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)輸出有功功率波動率在絕大部分時(shí)間內(nèi)低于±150kW/n，即低于10%額定功率每分鐘的設(shè)定值，滿足接入電網(wǎng)的條件。5-415-421～3號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為50n。圖541顯示了儲能系統(tǒng)在對1～3號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量95，下限值未超過45。同時(shí)圖5-42顯示儲能系統(tǒng)對1～3號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)輸出有功功率波動率在絕大部分時(shí)間內(nèi)低于±00kW/n，0%，。圖591、2號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)運(yùn)行電池剩余電量C情況圖500W/4h儲能系統(tǒng)平滑1、2號機(jī)組后每分鐘功率波動情況5-435-441～4號機(jī)組進(jìn)行平滑處理的結(jié)果平滑時(shí)間常數(shù)設(shè)為30n。圖543顯示了儲能系統(tǒng)在對1～4號機(jī)組進(jìn)行平滑時(shí)系統(tǒng)能量的上限未超過90。5-44顯示儲能系統(tǒng)對1～4號機(jī)組進(jìn)行平滑處理后總系統(tǒng)圖511～3號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)C情況圖520W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～3號機(jī)組后每分鐘功率波動情況輸出有功功率波動率在絕大部分時(shí)間內(nèi)低于±30W/n，即低于10%額定功率每分鐘的設(shè)定值，滿足接入電網(wǎng)的條件。綜上所述，儲能系統(tǒng)的輸出功率限制和容量限制對平滑結(jié)果均有明顯的影圖531～4號機(jī)組配合0W/4h儲能系統(tǒng)運(yùn)行電池剩余電量C情況圖540W/4h儲能系統(tǒng)平滑1～4號機(jī)組后每分鐘功率波動情況響。在儲能系統(tǒng)輸出容量為70W/4h風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為780W時(shí)，儲能系統(tǒng)可以在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)滿足將1～4臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模的風(fēng)電場系統(tǒng)輸出功率每分鐘波動限制在裝機(jī)容量的10以內(nèi)而無法滿足5臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)以上規(guī)模的風(fēng)電場輸出平滑要求。在儲能系統(tǒng)輸出容量為1000kW/4h風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)780kW時(shí)儲能系統(tǒng)可以在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)將1～5臺規(guī)模的風(fēng)電場系統(tǒng)輸出功率每分鐘波動限制在裝機(jī)容量的10以內(nèi)這個(gè)結(jié)果也顯示了針對大型風(fēng)電場進(jìn)行統(tǒng)一平滑處理可以達(dá)到更佳的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)殡S著風(fēng)電場規(guī)模的增加，對儲能系統(tǒng)容量的增加并不是線性增加的。因?yàn)槎嗯_風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自平滑特性可以降低風(fēng)電場輸出總功率的波動，因此儲能容量和風(fēng)電場總?cè)萘康谋戎惦S著風(fēng)電場規(guī)模的增加呈現(xiàn)下降趨勢。儲能系統(tǒng)和風(fēng)電場規(guī)模保持在1∶4的功率比較為適宜，電池儲能時(shí)間為4h，5-1。表5-1儲能系統(tǒng)與風(fēng)電場容量配比結(jié)果儲能系統(tǒng)容量風(fēng)電場系統(tǒng)極限容量功率比值70W/4h4×780kW=3120kW.6100kW/4h5×780kW=3900kW.92 光儲系統(tǒng)運(yùn)行特性為光伏系統(tǒng)配置電池儲能系統(tǒng)來構(gòu)建混合發(fā)電系統(tǒng)成為提高光伏系統(tǒng)接入友好性和調(diào)節(jié)電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)研究熱點(diǎn)。國內(nèi)已相繼開工建設(shè)了一批1MW～10MW規(guī)模的大型光伏發(fā)電站，但是太陽能光伏系統(tǒng)受天氣因素的影響很大，在陽光照射條件不好時(shí)系統(tǒng)出力明顯降低，對于離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)會造成供電的不穩(wěn)定甚至斷電。同時(shí)大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常會因?yàn)榉垂聧u、系統(tǒng)波動大以及需要得到并網(wǎng)許可等問題無法并網(wǎng)運(yùn)行，極大地影響了光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。電池儲能系統(tǒng)一方面可以使電力系統(tǒng)具備瞬時(shí)功率調(diào)節(jié)的能力，另一方面配合電力電子變流器可以方便地構(gòu)建UPS高可靠性供電電源。圖5-45為太陽能光伏和儲能相結(jié)合的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，太陽電池板的輸出端S1S2三個(gè)開關(guān)分別和四象限變流器儲能單元斬波器和UPS逆變器連接在一起S4兩個(gè)開關(guān)連接到四象限變流器和普通負(fù)載。太陽電池板和普通負(fù)載以及電網(wǎng)之間通過四象限變流器進(jìn)行能量交換。儲能單元雙向斬波器負(fù)責(zé)電池單元的充放電工作。UPS逆變器主要用于保障重要負(fù)載的安全、可靠供電。圖546描述了帶有儲能系統(tǒng)的太陽能混合發(fā)電系統(tǒng)潮流方向控制（w-nCnl，C）的幾種工作模式。潮流方向控制是指根據(jù)不同的系統(tǒng)工作條件控制系統(tǒng)功率流動方向，通過儲能系統(tǒng)起到調(diào)節(jié)作用，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。S1、S2、均閉合，即系統(tǒng)三個(gè)主要電子變換單元均投入運(yùn)行。四象限圖5-45太陽能光伏和儲能混合系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖變流器在此模式下一般運(yùn)行在逆變模式下，將太陽電池板轉(zhuǎn)換得到的電能輸送給電網(wǎng)儲能系統(tǒng)斬波器運(yùn)行在充/放電模式下4點(diǎn)前的時(shí)段內(nèi)儲能系統(tǒng)工作在充電模式下，主要用于儲存發(fā)電系統(tǒng)出力大于負(fù)載所需時(shí)太陽電池板的多余能量4點(diǎn)以后根據(jù)負(fù)載情況當(dāng)系統(tǒng)所需的能量大于發(fā)電系統(tǒng)的出力時(shí)儲能系統(tǒng)釋放能量來滿足系統(tǒng)需求減小系統(tǒng)的電力容量需求UPS系統(tǒng)逆變器處于工作狀態(tài)，利用電池儲能系統(tǒng)為重要負(fù)載提供可靠的電力供應(yīng)。S1閉合斷開即四象限變流器和UPS變流器投入運(yùn)行儲能系統(tǒng)不工作。在這種工作模式下系統(tǒng)一般處于太陽光照較好，出力較強(qiáng)的工作狀況下UPS系統(tǒng)需求的前提下全部饋送到電網(wǎng)上不經(jīng)過儲能系統(tǒng)存儲，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。此外，當(dāng)儲能系統(tǒng)需要對電池組進(jìn)行校準(zhǔn)或者更換時(shí)可以將系統(tǒng)切換到這種工作模式下。四象限變流器在這種工作模式下主要任務(wù)是根據(jù)太陽電池板的端電壓來決定饋送功率的大小，同時(shí)優(yōu)先保證直流母線電壓工作在安全區(qū)域內(nèi)配合太陽電池板共同保證UPS系統(tǒng)能量供應(yīng)。S2閉合斷開，即儲能系統(tǒng)和UPS變流器投入運(yùn)行，四象限變圖5-46主要工作模式流器停止運(yùn)行。這種工作模式多數(shù)運(yùn)行在夜晚沒有光照并且儲能系統(tǒng)剩余能量較高的情況下，此時(shí)系統(tǒng)呈現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)，與電網(wǎng)沒有物理連接，依靠儲能系統(tǒng)的剩余電量維持UPS系統(tǒng)工作，為重要負(fù)載提供能源。5-47FDC系統(tǒng)控制流程圖首先系統(tǒng)通過控制傳感器得到各個(gè)子模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括電壓電流頻率電池運(yùn)行情況等參數(shù)隨后對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果系統(tǒng)運(yùn)行正常則根據(jù)電池系統(tǒng)情況和太陽能系統(tǒng)出力情況來確定功率潮流在系統(tǒng)內(nèi)部的走向，然后將指令值下發(fā)到四象限變流器、斬波器和UPS逆變器來實(shí)現(xiàn)對潮流走向的控制。如果系統(tǒng)出現(xiàn)了故障則優(yōu)先確保重要負(fù)載的電力供應(yīng)，并進(jìn)行聲光報(bào)警提醒操作運(yùn)行人員采取措施。下面以10kW光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。電站位于東經(jīng)115°27′，圖5-47FDC控制系統(tǒng)流程圖北緯2809′。地區(qū)太陽輻照強(qiáng)度為H=H1×2.78/10000h=（13094×2.778/0000）（W/m2）=3.38（W/m2）5-48100kWp光伏電站的發(fā)電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果5-48a顯示了去除各個(gè)月份發(fā)電天數(shù)的區(qū)別后各月發(fā)電量之間的差異仍十分明顯，主要原因是南昌地區(qū)的天氣情況不穩(wěn)定，造成各月間的發(fā)電量差異較大。5-48b顯示了光伏發(fā)電站的輸出功率主要集中在10額定輸出以下的區(qū)域內(nèi)概率達(dá)到了60，出力達(dá)到系統(tǒng)額定功率50%以上的情況約占20%左右。從圖5-48可以看出光伏發(fā)電系統(tǒng)出力波動較大，并且高峰時(shí)段和低谷時(shí)段發(fā)電量差異巨大，凸顯在高峰時(shí)段使用電池儲能系統(tǒng)存儲系統(tǒng)多余電量的必要性和可行性。圖5-49是FDC控制策略下全部單元投入運(yùn)行時(shí)，只建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和建設(shè)太陽能光伏與儲能混合系統(tǒng)對于降低原有系統(tǒng)對電力容量需求的圖表。圖中的實(shí)線部分是光伏發(fā)電系統(tǒng)出力曲線，虛線部分是系統(tǒng)負(fù)荷曲線，密點(diǎn)線部圖5-48南昌100kW光伏發(fā)電站各月發(fā)電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果分是系統(tǒng)最終的電力需求功率曲線。圖5-49a顯示，在不具備儲能系統(tǒng)的情況下，單一建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)只能降低近20kW，即20%裝機(jī)容量的電網(wǎng)容量需求。5-49b顯示儲能系統(tǒng)在豎線部分存儲發(fā)電系統(tǒng)多余能量，在橫線部分根據(jù)儲能系統(tǒng)的剩余電量和發(fā)電量預(yù)測結(jié)果決定釋放功率的水平，結(jié)果顯示在具備儲能的混合系統(tǒng)可以降低近50kW，即50%裝機(jī)容量的電網(wǎng)需求。結(jié)果表明儲能系統(tǒng)在不增加光伏裝機(jī)容量的情況下在降低電網(wǎng)需求方面可以提升250左右的系統(tǒng)效能。圖5-49儲能系統(tǒng)對整體系統(tǒng)降低系統(tǒng)容量的作用圖5-50是太陽能光伏發(fā)電規(guī)模、儲能系統(tǒng)容量和降低對電力系統(tǒng)容量需求之間關(guān)系的三維曲線。圖5-50顯示了在以降低電力系統(tǒng)容量需求為目標(biāo)時(shí)需要根據(jù)太陽能發(fā)電規(guī)模來選取儲能系統(tǒng)的容量，因?yàn)閮δ苋萘吭诟鞣N發(fā)電規(guī)模下都有明顯的飽和特性，在超出特定數(shù)值后，對于降低系統(tǒng)的電力容量需求會進(jìn)入明顯的平臺期，經(jīng)濟(jì)性大為降低。因此需要根據(jù)光伏系統(tǒng)容量和負(fù)載特性對儲能容量進(jìn)行優(yōu)化配置，從而最大限度地調(diào)節(jié)發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載之間的峰谷差異，降低對電力系統(tǒng)容量的需求。圖5-51表示了系統(tǒng)中光伏系統(tǒng)規(guī)模、儲能系統(tǒng)容量和增加的系統(tǒng)發(fā)電量之間的關(guān)系。在某些地區(qū)由于電網(wǎng)禁止用戶向電網(wǎng)饋送能量，因此在太陽光照充足的情況下當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率大于系統(tǒng)負(fù)荷所需的情況下就會出現(xiàn)棄光”的現(xiàn)象5-51顯示這種情況下增加儲能系統(tǒng)后可以明顯提升系統(tǒng)的發(fā)電量，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和效率，更加符合目前低碳高效經(jīng)濟(jì)的要求。圖5-50光伏系統(tǒng)規(guī)模、儲能系統(tǒng)容量與降低系統(tǒng)容量間的關(guān)系圖5-51光伏系統(tǒng)規(guī)模、儲能系統(tǒng)容量與增加系統(tǒng)發(fā)電量間的關(guān)系目前我國正在大力發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)，隨著光伏發(fā)電功率的增大，以往放任光伏發(fā)電系統(tǒng)隨意出力的控制方法將會對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成很大的隱患。FDC控制方法后混合發(fā)電系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，降低系統(tǒng)對電力系統(tǒng)容量的需求以及提升系統(tǒng)發(fā)電效率，為擴(kuò)展光伏系統(tǒng)功能打下了一定的硬件基礎(chǔ)。3 電池儲能電站用于風(fēng)光儲輸示范工程的儲能電站可以包括多種電池儲能系統(tǒng)，下面以包括鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池的工程為例進(jìn)行分析。其接入方式如圖5-52所示其中鋰離子電池儲能系統(tǒng)模塊從電池系統(tǒng)的可靠性出發(fā)每套鋰離子電池系統(tǒng)由4125kV電池子單元組成一個(gè)500kW電池單元，并配置500kW的雙向變流器，電池的直流母線維持在25～825V，變流器交流側(cè)維持在380V三相交流，5-53所示。圖5-52電池儲能系統(tǒng)接入結(jié)構(gòu)圖由5套鋰離子電池儲能單元在380V交流母線側(cè)并聯(lián)，構(gòu)成25MW鋰離子電池儲能模塊，并通過25MV·A變壓器與35kV系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池儲能模塊接入（2.5A變壓器是380V/35kV標(biāo)配產(chǎn)品），如圖554所示。液流電池儲能模塊與鋰離子電池儲能系統(tǒng)接入結(jié)構(gòu)相似。對于鈉硫電池儲能圖5-53500kW鋰離子電池儲能單元結(jié)構(gòu)圖模塊，1MW的鈉硫電池儲能單元并聯(lián)，5MV·A變壓器接入35kV系統(tǒng)。電池儲能電站擁有自己的系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控結(jié)構(gòu)分上下兩層，如圖5-55所示。5-5425MW電池儲能模塊圖5-55電池儲能電站系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上層監(jiān)控系統(tǒng)上層監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、遠(yuǎn)動服務(wù)器、運(yùn)行服務(wù)器，以及網(wǎng)絡(luò)通信單元，可以完成以下功能：遠(yuǎn)動服務(wù)器與更上層的聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)相連。首先將儲能電站的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)傳送給上層聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)傳送信息（以鋰離子電池125kW子單元為基本信息單元鈉硫電池以50kW子單元為基本信息單元液流電池以175kW子單元為基本信息單元鋰離子和液流變流器以500kW為基本信息單元鈉硫電池1MW變流器為基本信息單元25MV·A為基本信息單元）包括以下內(nèi)容：①儲能電站整體及各種電池子模塊的剩余能量（SC）；②儲能電站的整體出力狀態(tài)ΣP和ΣQ，及每個(gè)儲能模塊的出力狀態(tài)Pn和Qn（以及Pnn和Qnn）；③儲能電站的功率可調(diào)節(jié)深度（ΔPΔQ），及每個(gè)儲能模塊的可調(diào)深度ΔPn和ΔQn；④ 儲能容量的可用深度（ΔE）和每個(gè)電池子模塊的能量可用ΔEn；⑤ 每個(gè)儲能電池子模塊的健康狀態(tài)（C），含電池溫度、電池模塊是否修補(bǔ)和維護(hù)、循環(huán)次數(shù)、電池包一致性差異、轉(zhuǎn)換效率狀況等；⑥ 變流器的健康狀態(tài)，含變流器溫度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、水冷機(jī)組狀態(tài)等；⑦ 升壓變壓器健康狀態(tài)、斷路器狀態(tài)等。其次，實(shí)時(shí)接收更上層聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度命令和運(yùn)行計(jì)劃。第三，根據(jù)聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度計(jì)劃，結(jié)合電池的能量狀態(tài)，實(shí)時(shí)安排儲能系統(tǒng)的出力計(jì)劃，即下一個(gè)3日內(nèi)出力計(jì)劃；下一個(gè)24h內(nèi)出力計(jì)劃；下一個(gè)15min內(nèi)出力計(jì)劃；下一個(gè)1min內(nèi)出力計(jì)劃。數(shù)據(jù)服務(wù)器用于實(shí)時(shí)存儲將各類檢測數(shù)據(jù)，以及歷史數(shù)據(jù)調(diào)檔和后臺分析。運(yùn)行服務(wù)器，根據(jù)遠(yuǎn)動服務(wù)器的指令計(jì)劃，實(shí)時(shí)將出力分解到每一類電池，并實(shí)時(shí)安排每一類電池儲能單元的出力計(jì)劃：① 30s內(nèi)儲能系統(tǒng)的出力計(jì)劃；② 根據(jù)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)風(fēng)光出力值，計(jì)算下一秒內(nèi)儲能系統(tǒng)需要的出力ΣP和ΣQ；

③ 根據(jù)出力ΣP和ΣQ需要，安排下一秒內(nèi)每一種電池儲能系統(tǒng)的出力PnQn在時(shí)間尺度上三種電池有所分工液流電池重點(diǎn)負(fù)責(zé)補(bǔ)償瞬時(shí)波動，鋰離子電池主要補(bǔ)償秒級波動，鈉硫電池補(bǔ)償分鐘級波動。下層監(jiān)控系統(tǒng)儲能電站的下層監(jiān)控系統(tǒng)通過以太工業(yè)總線與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連，通過現(xiàn)場工業(yè)總線與每套儲能單元的底層內(nèi)置監(jiān)控相連。三套下層監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備分別監(jiān)測和控制鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池儲能的狀況?？紤]到監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)量的龐大性，每一套下層監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)測與控制數(shù)據(jù)線分離。液流電池控制系統(tǒng)主要是根據(jù)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，安排每個(gè)液流電池模塊的每一個(gè)周波的Pnn和Qnn輸出，用于補(bǔ)償風(fēng)光聯(lián)合出力的毛刺”。鋰離子電池控制系統(tǒng)主要是安排每一秒內(nèi)各鋰離子電池模塊的每一秒的Pnn和Qnn輸出，與液流相配合補(bǔ)償秒級波動。鈉硫電池控制系統(tǒng)主要是安排每一分鐘內(nèi)各鈉硫電池模塊的每一秒的Pnn和Qnn輸出，與鋰離子電池和液流相配合補(bǔ)償分鐘級波動。儲能容量配置技術(shù)1 國內(nèi)外典型配置案例隨著可再生能源的發(fā)展和規(guī)模化并網(wǎng)進(jìn)程的推進(jìn)，應(yīng)用儲能系統(tǒng)提高可再生能源的可控性受到越來越多的關(guān)注。國內(nèi)外相繼開展了一些儲能應(yīng)用實(shí)驗(yàn)及工程示范，表5-2列舉了部分國外電化學(xué)儲能應(yīng)用的典型案例。表5-2部分國外電化學(xué)儲能應(yīng)用的典型案例應(yīng)用地點(diǎn)應(yīng)用功能儲能方式說明可再生能源/儲能功率配比投產(chǎn)時(shí)間/年美國Kahuku風(fēng)電場平滑風(fēng)電功率輸出30MW風(fēng)電場，15MW儲能系統(tǒng)1∶0.52011丹麥平滑風(fēng)電功率輸出15kW×8h儲能系統(tǒng)1∶.672006日本Rokkasho提高風(fēng)電場功率預(yù)測準(zhǔn)確度、平滑風(fēng)電功率輸出、備用電源1W風(fēng)電場，34W/254MW·h儲能系統(tǒng)1∶.672008日本Tomama風(fēng)電場平滑風(fēng)電功率輸出3.6W風(fēng)電場，4W/6MW·h儲能系統(tǒng)1∶.132005日本北海道風(fēng)電場平滑風(fēng)電功率輸出270kW，70kW/1W·h儲能系統(tǒng)1∶.632001（續(xù)）應(yīng)用地點(diǎn)應(yīng)用功能儲能方式說明可再生能源/儲能功率配比投產(chǎn)時(shí)間/年愛爾蘭Sorne風(fēng)電場調(diào)峰，電能質(zhì)量調(diào)節(jié)，提高可靠性38W風(fēng)電場，.5W/12MW·h儲能系統(tǒng)1∶.92006澳洲金島風(fēng)場風(fēng)/儲/柴聯(lián)合200kW×8h儲能系統(tǒng)—2003美國夏威夷平滑光伏電站功率輸出.5W儲能電池系統(tǒng)—2011沖繩與電力公司的測試研究400kW風(fēng)機(jī)容量，400kWPCS，20kW·h儲能系統(tǒng)—2000/3青森NEDO測試研究與NaSREDOX同時(shí)實(shí)驗(yàn)300kW風(fēng)機(jī)容量，200kWPCS，1320kW·h儲能系統(tǒng)—2001/2沖繩電力公司的發(fā)電設(shè)備1200kW風(fēng)機(jī)容量，600kWPCS，800kW·h儲能系統(tǒng)—2002/2鹿兒島發(fā)電廠家的發(fā)電設(shè)備600kW風(fēng)機(jī)容量，100kWPCS，151kW·h儲能系統(tǒng)—2002/3沖繩電力公司的發(fā)電設(shè)備280kW風(fēng)機(jī)容量，100kWPCS，600kW·h儲能系統(tǒng)—2007/2秋田大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電廠波動控制測試試驗(yàn)設(shè)備1500kW風(fēng)機(jī)容量，100kWPCS，288kW·h儲能系統(tǒng)—2007/8青森大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電廠15000kW風(fēng)機(jī)容量，50WCS，08W·h儲能系統(tǒng)—2009/10山形大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電廠15000kW風(fēng)機(jī)容量，50WCS，08W·h儲能系統(tǒng)—2010/9青森縣五所川原市平滑風(fēng)力發(fā)電的輸出16MW風(fēng)機(jī)容量，4500kWPCS，10.4MW·h儲能系統(tǒng)—2010/1目前國內(nèi)儲能應(yīng)用研究主要涉及儲能技術(shù)在削峰填谷、提高可再生能源并網(wǎng)能力等方面。表5-3所列為部分國內(nèi)儲能系統(tǒng)示范工程。從表5-2和表5-3可歸納出，目前國內(nèi)外儲能在可再生能源領(lǐng)域中的應(yīng)用主要涉及平滑風(fēng)電/光伏功率輸出、提高風(fēng)電場功率預(yù)測準(zhǔn)確度、備用電源、調(diào)峰、調(diào)節(jié)電能質(zhì)量、提高風(fēng)電可靠性、輔助削峰填谷及電力系統(tǒng)調(diào)頻等方面，可再生能源與儲能的功率配比大小相距較大，范圍在1∶0.039～1∶0.67之間。表5-3國內(nèi)部分儲能系統(tǒng)示范項(xiàng)目應(yīng)用地點(diǎn)應(yīng)用功能儲能方式說明可再生能源/儲能功率配比籌建時(shí)間中國電科院張北風(fēng)電基地實(shí)驗(yàn)測試儲能在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用風(fēng)電3MW1W/1·磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，00kW/1W·h全釩液流電池—2009年12月遼寧阜新彰武風(fēng)電場改善電能質(zhì)量9.5W風(fēng)電，5W電池儲能系統(tǒng)1∶0.12011年張北風(fēng)光儲輸示范電站平滑風(fēng)光功率輸出、跟蹤風(fēng)光計(jì)劃發(fā)電、輔助削峰填谷、參與系統(tǒng)調(diào)頻500MW風(fēng)電，100MW光伏，110MW儲能1∶.182011年國電遼寧塘坊儲能型風(fēng)電場平滑風(fēng)電功率輸出9.5W風(fēng)電，5W×2h儲能系統(tǒng)1∶0.1不詳2 風(fēng)/光并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定從5.3.1節(jié)中提到的國內(nèi)外部分儲能應(yīng)用典型案例中儲能的功能、可再生能源與儲能功率/容量配比的范圍可以看出，目前國內(nèi)外對于儲能在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用中的配置方法、配置比例尚未形成較成熟的體系。風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范德國、丹麥、美國、英國、澳大利亞和中國等都針對風(fēng)電并網(wǎng)制定了相應(yīng)的風(fēng)電場并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，各國的風(fēng)電場并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定都涉及了一些共性問題，在有功功率、無功功率、電壓及頻率方面提出了并網(wǎng)要求。對有功功率的控制。國內(nèi)外的風(fēng)電場并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定都提到了風(fēng)電場的有功功率控制，要求風(fēng)電場連續(xù)運(yùn)行和起停過程必須具有控制有功功率的能力，一方面控制功率變化率；另一方面根據(jù)電網(wǎng)需要限制風(fēng)電場輸出功率。此外，還提出了不同裝機(jī)容量下不同時(shí)間尺度的風(fēng)電場有功功率波動限值/波動率、風(fēng)電場輸出有功功率限制、風(fēng)電場輸出有功功率的調(diào)控速率等指標(biāo)。限制風(fēng)電場出力的主要目的是減小風(fēng)電場對電網(wǎng)的不利影響。國內(nèi)目前大部分風(fēng)電場不具備有功功率控制能力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的有功功率控制需要額外的控制系統(tǒng)，這不但會增加風(fēng)電場投資，而且會造成一定的發(fā)電損失。但可以通過配置儲能系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的有功功率控制的同時(shí)也可降低電能損失。對無功/電壓控制的規(guī)定。各國對風(fēng)電場無功功率的要求是通過風(fēng)電場的功率因數(shù)范圍來規(guī)定的，但各對風(fēng)電場的功率因數(shù)的要求有一定的差異，大致分為規(guī)定功率因數(shù)值、功率因數(shù)范圍、根據(jù)風(fēng)電場出力水平規(guī)定功率因數(shù)、根據(jù)接入點(diǎn)的電壓水平規(guī)定功率因數(shù)等幾種情況。光伏并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范美國、德國等國家在光伏并網(wǎng)方面的標(biāo)準(zhǔn)，涉及的范圍為分布式發(fā)電，并不限于光伏發(fā)電，標(biāo)準(zhǔn)中對光伏的低電壓穿越能力做了規(guī)定。目前國內(nèi)現(xiàn)行的光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要針對380V的小型光伏電站，針對并網(wǎng)性能，在電能質(zhì)量、功率控制與電壓調(diào)節(jié)、電網(wǎng)異常時(shí)的響應(yīng)特性及安全保護(hù)方面做了規(guī)定；在電能質(zhì)量方面針對不同的電站規(guī)模提出了1min和10min的有功變化最大限值；在功率控制和電壓調(diào)節(jié)方面的基本原則是大中型光伏電站應(yīng)具備相應(yīng)電源特性，能夠在一定程度上參與電網(wǎng)的調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)峰和備用。此外，小型光伏電站當(dāng)做負(fù)荷看待，應(yīng)盡量不從電網(wǎng)吸收無功或向電網(wǎng)發(fā)送無功，在電網(wǎng)頻率和電壓發(fā)生異常時(shí)應(yīng)盡快切除。3 儲能容量配置方法依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)的儲容配置方法適用范圍：儲能系統(tǒng)配置在并網(wǎng)風(fēng)電場側(cè)，且已知風(fēng)電有功功率數(shù)據(jù)和風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的信息。配置思路：綜合參考以下列舉的經(jīng)驗(yàn)一、經(jīng)驗(yàn)二為風(fēng)電場配置儲能系統(tǒng)。① 經(jīng)驗(yàn)一參考風(fēng)電場儲能系統(tǒng)容量經(jīng)驗(yàn)估算公式：所需儲能系統(tǒng)容量風(fēng)電機(jī)組單×臺數(shù)×單機(jī)輸出

×不同類型機(jī)組

功率波動量臺數(shù)

波動折算系數(shù)其中對應(yīng)永磁直驅(qū)雙饋機(jī)組失速機(jī)組等不同機(jī)組類型其波動折算系121315另外單機(jī)輸出功率波動量與風(fēng)電場所處風(fēng)資源分布有關(guān)，02～06。② 經(jīng)驗(yàn)二針對儲能系統(tǒng)的不同應(yīng)用功能，531節(jié)所列國內(nèi)外典型范例，為風(fēng)電場選擇儲能類型、設(shè)定儲能規(guī)模。適用于大電網(wǎng)的儲容配置方法適用范圍：適用于傳統(tǒng)的大電網(wǎng)，儲能系統(tǒng)配置在風(fēng)電場側(cè)，已知風(fēng)電有功功率歷史數(shù)據(jù)及對應(yīng)時(shí)間內(nèi)風(fēng)電并入的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。約束條件：電能質(zhì)量、克服風(fēng)電的反調(diào)峰特性。dPsdt①為提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力，風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)合成出力的單位時(shí)間有功功率波動量λws應(yīng)小于其并網(wǎng)電網(wǎng)能夠忍受的風(fēng)電場功率極限波動量λlim。這里λlim是在把風(fēng)儲合成出力當(dāng)作與傳統(tǒng)火電或者其他可控可調(diào)電源相同性質(zhì)電源，不額外增加或者采取運(yùn)行措施，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行情況下，dPsdtλws=

dPw+dt

（5-1）λlim=mindPw

，dPw

，dPw，dt

st1

dt

st1

dt

st2+dPw

，…，dPw

，dPw

（5-2）dt

st2

dt

stri

dt

stri-λws≤λlim （53）dPw式中Pw表示風(fēng)電功率Ps表示儲能系統(tǒng)充放電功率；

dt

stri

表示在第i類dPw約束條件下，電網(wǎng)能夠忍受的風(fēng)電場功率極限增大速度；

dt

stri

表示在第i類約束條件下，電網(wǎng)能夠忍受的風(fēng)電場功率極限減小速度。約束條件可考慮如電網(wǎng)的運(yùn)行電壓范圍、電網(wǎng)運(yùn)行頻率范圍等。此外，λlim同時(shí)應(yīng)該滿足國家標(biāo)準(zhǔn)B/T159452008中的要求，見表54。表5-4風(fēng)電場有功功率變化限值推薦表風(fēng)電場裝機(jī)容量/MW0n最大有功功率變化限值/MW1n最大有功功率變化限值/MW<3010330～150裝機(jī)容量/3裝機(jī)容量/10>1505015② 為提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的積極性，風(fēng)儲系統(tǒng)合成出力應(yīng)該能夠跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷波動規(guī)律，克服風(fēng)電出力相對于負(fù)荷的反調(diào)峰特性。并網(wǎng)風(fēng)電在一定程度上起到“削峰填谷”作用，對系統(tǒng)運(yùn)行更加友好。③考慮到經(jīng)濟(jì)性，在確保一定的安全冗余度下，儲能系統(tǒng)容量應(yīng)最小。評價(jià)指標(biāo)：配置儲能系統(tǒng)前后的風(fēng)電波動率、風(fēng)電反調(diào)峰概率配置思路：適用于傳統(tǒng)的大電網(wǎng)，為提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力配置儲能系統(tǒng)。在以保證風(fēng)電波動在電網(wǎng)能夠忍受的風(fēng)電功率極限波動量范圍內(nèi)為前提，同時(shí)以對負(fù)荷曲線劃分區(qū)間為基礎(chǔ)，克服風(fēng)電出力在谷荷區(qū)和峰荷區(qū)的反調(diào)峰特性。定義儲能系統(tǒng)充電功率為Pcharge，儲能系統(tǒng)的的放電功率為Pdischarge。在不考慮儲能系統(tǒng)自身的約束條件下，假設(shè)儲能裝置性能完全滿足運(yùn)行要求，基于電網(wǎng)負(fù)荷分布規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)儲系統(tǒng)合成出力的目標(biāo)，對負(fù)荷區(qū)間的劃分原則和儲能系統(tǒng)在不同的負(fù)荷區(qū)間的充放電策略如下：對負(fù)荷區(qū)間的劃分原則。對于一個(gè)特定的電力系統(tǒng)，其負(fù)荷基本呈現(xiàn)以天為周期的波動變化規(guī)律，同時(shí)存在谷荷區(qū)和峰荷區(qū)。在谷荷區(qū)，系統(tǒng)承受風(fēng)電出力上升的能力較弱；在峰荷區(qū)，系統(tǒng)承受風(fēng)電出力下降的能力較弱。因此，通過負(fù)荷區(qū)間的劃分，可以確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為控制儲能出力提供依據(jù)。把日負(fù)荷劃分為負(fù)荷下降區(qū)、谷荷區(qū)、負(fù)荷上升區(qū)和峰荷區(qū)，如圖5-56所示。儲能系統(tǒng)在不同的負(fù)荷區(qū)間的充放電策略。負(fù)荷下降區(qū)儲能系統(tǒng)充放電策略。在負(fù)荷下降區(qū)，儲能系統(tǒng)需要在平抑風(fēng)電對系統(tǒng)沖擊的同時(shí)，確保達(dá)到負(fù)荷谷值區(qū)間前，儲能裝置具有較大的充電能力。

圖5-56負(fù)荷區(qū)間劃分示意圖谷荷區(qū)儲能系統(tǒng)充放電策略。在谷荷區(qū)，系統(tǒng)對風(fēng)電出力波動非常敏感，尤其出力正向波動時(shí)會產(chǎn)生擠出效應(yīng)，會進(jìn)一步惡化系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，所以儲能系統(tǒng)應(yīng)全部“補(bǔ)償”風(fēng)電向正方向變化多余的能量。負(fù)荷上升區(qū)儲能系統(tǒng)充放電策略。在負(fù)荷上升區(qū)，儲能系統(tǒng)在平抑風(fēng)電對系統(tǒng)沖擊的同時(shí)，要確保在達(dá)到負(fù)荷峰值區(qū)間前，儲能裝置具有較大的放電能力。峰荷區(qū)儲能系統(tǒng)充放電策略及其數(shù)學(xué)模型。在峰荷區(qū)，系統(tǒng)對出力波動非常敏感，尤其出力負(fù)向波動時(shí)會產(chǎn)生反調(diào)峰效應(yīng)，會進(jìn)一步惡化系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，所以儲能系統(tǒng)應(yīng)全部“補(bǔ)償”風(fēng)電向負(fù)方向變化減少的能量?；诘屯V波的平抑風(fēng)電波動適用范圍：儲能系統(tǒng)配置在風(fēng)電場側(cè)，且已知風(fēng)電有功功率數(shù)據(jù)及選用儲能系統(tǒng)的SOC運(yùn)行范圍。約束條件風(fēng)電波動率SOC的運(yùn)行范圍。評價(jià)指標(biāo)：配置儲能系統(tǒng)后的風(fēng)電波動率、儲能系統(tǒng)規(guī)模最優(yōu)。配置思路：將風(fēng)電實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過一階低通濾波得到平滑目標(biāo)，風(fēng)電實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)與平滑目標(biāo)做差，得到儲能系統(tǒng)應(yīng)吸收/釋放功率值，控制儲能出力平滑風(fēng)電波動。影響一階低通濾波平滑效果的關(guān)鍵參數(shù)是平滑時(shí)間常數(shù)（T），通過設(shè)定不同的平滑時(shí)間常數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，綜合考慮電能質(zhì)量和儲能容量，從而得出較為合理的平滑時(shí)間常數(shù)和對應(yīng)的儲能系統(tǒng)規(guī)模。再以綜合考慮風(fēng)電波動率和儲能系SOC運(yùn)行范圍為約束條件引入優(yōu)化算法實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)平滑時(shí)間常數(shù)以滿SOC運(yùn)行范圍為前提優(yōu)化控制效果然后通過引入SOC主動調(diào)節(jié)機(jī)制在風(fēng)電波動較小時(shí)通過控制儲能系統(tǒng)充放電實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)的SOC更快的向SOC50靠攏，使儲能系統(tǒng)在工作過程中具有更好的充放電能力提升儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性?；趪覙?biāo)準(zhǔn)的平抑風(fēng)電波動適用范圍：儲能系統(tǒng)配置在并網(wǎng)風(fēng)電場側(cè)，且已知風(fēng)電有功功率數(shù)據(jù)。約束條件：風(fēng)電有功功率波動限值。評價(jià)指標(biāo)：配置儲能系統(tǒng)后的風(fēng)電波動幅值。配置思路GB/T19963—2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，以風(fēng)電波動幅值為控制目標(biāo)配置儲能系統(tǒng)，降低風(fēng)電的波動幅度。同時(shí)考慮隨著風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，在不增加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰能力的情況下，可能需要降低波動限值。在這兩種情況下都可以考慮采用如圖5-57所示控制流程應(yīng)用儲能來降低風(fēng)電波動，改善并網(wǎng)風(fēng)電質(zhì)量。當(dāng)風(fēng)電的波動大于并網(wǎng)限值時(shí)，控制儲能系統(tǒng)充/放電，使風(fēng)電波動在限值之內(nèi)。圖557中，ΔPli1為國家標(biāo)準(zhǔn)中的波動限值；ΔPli2為自定義的波動限值，考慮隨著風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，在不增加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰能力的情況下，可能需要降低波動限值，自定義的波動限值ΔPli2<ΔPli1；P（k）為k時(shí)刻的風(fēng)電出力；Pc（k）為k時(shí)刻的風(fēng)儲合成出力；Pb（k）為k時(shí)刻的電池儲能系統(tǒng)出力；ΔP（k）為k時(shí)刻的風(fēng)電波動幅值；ag（k）為k時(shí)刻的儲能充/放狀態(tài)標(biāo)志符。適用于微網(wǎng)的以供需平衡為約束的儲容配置方法適用范圍：并網(wǎng)或離網(wǎng)情況下的微網(wǎng)，風(fēng)電作為系統(tǒng)內(nèi)的唯一電源。約束條件：停供電率、溢出能量比。圖5-57平抑風(fēng)電波動流程圖① 停供電率（LPP）。LPS（t）